آلية للدماغ تستطيع فرز صوت واحد خلال الصخب

آلية للدماغ تستطيع فرز صوت واحد خلال الصخب
TT

آلية للدماغ تستطيع فرز صوت واحد خلال الصخب

آلية للدماغ تستطيع فرز صوت واحد خلال الصخب

في غرفة مزدحمة، حيث يتحدث الكثير من الناس، مثل حفلة عيد ميلاد عائلية أو مطعم مزدحم، تمتلك أدمغتنا القدرة على تركيز انتباهنا على مكبر صوت واحد.
كان فهم هذا السيناريو وكيفية معالجة الدماغ للمنبهات مثل الكلام واللغة والموسيقى هو محور بحث إدموند لالور، أستاذ مشارك في علم الأعصاب والهندسة الطبية الحيوية في المركز الطبي بجامعة روتشستر.
وخلال الدراسة المنشورة في العدد الأخير من مجلة «علم الأعصاب»، وجد مختبر لالور دليلاً جديداً على كيفية قدرة الدماغ على فك هذه المعلومات وسماع متحدث واحد عمداً، بينما يتجاهل آخر، وتوصلوا إلى أنّ الدماغ يتخذ بالفعل خطوة إضافية لفهم الكلمات القادمة من المتحدث الذي يُستمع إليه، وعدم اتخاذ هذه الخطوة مع الكلمات الأخرى التي تدور حول المحادثة.
ويقول لالور «تشير النتائج التي توصلنا إليها إلى أنّ الصوتيات لكل من القصة التي يعالجها الدماغ وتلك غير المعالجة أو التي تم تجاهلها، تُعالج بالمثل، لكننا وجدنا أنّ هناك تمييزاً واضحاً بين ما حدث بعد ذلك في الدماغ».
وخلال الدراسة، استمع المشاركون في وقت واحد إلى قصتين، لكن طُلب منهم تركيز انتباههم على واحدة فقط، وباستخدام تسجيلات الموجات الدماغية EEG، وجد الباحثون أنّ القصة التي وُجّه المشاركون للاهتمام بها قد حُوّلت إلى وحدات لغوية تُعرف باسم الصوتيات، وهي وحدات صوتية يمكنها التمييز بين كلمة وأخرى، في حين أنّ القصة الأخرى لم تكن كذلك.
ويقول لالور، إنّ «هذا التحويل هو الخطوة الأولى نحو فهم القصة التي حضرت، ويجب التعرف على الأصوات على أنّها تتوافق مع فئات لغوية محددة مثل الصوتيات والمقاطع، حتى نتمكن في النهاية من تحديد الكلمات التي يجري التحدث بها، حتى لو كانت تبدو مختلفة - على سبيل المثال، التي يتحدث بها أشخاص بلهجات مختلفة أو نغمات صوتية مختلفة».



الذكاء الصناعي يقرأ الأفكار وينصّها

فك تشفير إعادة بناء الكلام باستخدام بيانات مسح الرنين المغناطيسي (جامعة تكساس)
فك تشفير إعادة بناء الكلام باستخدام بيانات مسح الرنين المغناطيسي (جامعة تكساس)
TT

الذكاء الصناعي يقرأ الأفكار وينصّها

فك تشفير إعادة بناء الكلام باستخدام بيانات مسح الرنين المغناطيسي (جامعة تكساس)
فك تشفير إعادة بناء الكلام باستخدام بيانات مسح الرنين المغناطيسي (جامعة تكساس)

طُوّر جهاز فك ترميز يعتمد على الذكاء الصناعي، قادر على ترجمة نشاط الدماغ إلى نص متدفق باستمرار، في اختراق يتيح قراءة أفكار المرء بطريقة غير جراحية، وذلك للمرة الأولى على الإطلاق، حسب صحيفة «الغارديان» البريطانية.
وبمقدور جهاز فك الترميز إعادة بناء الكلام بمستوى هائل من الدقة، أثناء استماع الأشخاص لقصة ما - أو حتى تخيلها في صمت - وذلك بالاعتماد فقط على مسح البيانات بالتصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي فقط.
وجدير بالذكر أن أنظمة فك ترميز اللغة السابقة استلزمت عمليات زراعة جراحية. ويثير هذا التطور الأخير إمكانية ابتكار سبل جديدة لاستعادة القدرة على الكلام لدى المرضى الذين يجابهون صعوبة بالغة في التواصل، جراء تعرضهم لسكتة دماغية أو مرض العصبون الحركي.
في هذا الصدد، قال الدكتور ألكسندر هوث، عالم الأعصاب الذي تولى قيادة العمل داخل جامعة تكساس في أوستن: «شعرنا بالصدمة نوعاً ما؛ لأنه أبلى بلاءً حسناً. عكفت على العمل على هذا الأمر طيلة 15 عاماً... لذلك كان الأمر صادماً ومثيراً عندما نجح أخيراً».
ويذكر أنه من المثير في هذا الإنجاز أنه يتغلب على قيود أساسية مرتبطة بالتصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي، وترتبط بحقيقة أنه بينما يمكن لهذه التكنولوجيا تعيين نشاط الدماغ إلى موقع معين بدقة عالية على نحو مذهل، يبقى هناك تأخير زمني كجزء أصيل من العملية، ما يجعل تتبع النشاط في الوقت الفعلي في حكم المستحيل.
ويقع هذا التأخير لأن فحوصات التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي تقيس استجابة تدفق الدم لنشاط الدماغ، والتي تبلغ ذروتها وتعود إلى خط الأساس خلال قرابة 10 ثوانٍ، الأمر الذي يعني أنه حتى أقوى جهاز فحص لا يمكنه تقديم أداء أفضل من ذلك.
وتسبب هذا القيد الصعب في إعاقة القدرة على تفسير نشاط الدماغ استجابة للكلام الطبيعي؛ لأنه يقدم «مزيجاً من المعلومات» منتشراً عبر بضع ثوانٍ.
ورغم ذلك، نجحت نماذج اللغة الكبيرة - المقصود هنا نمط الذكاء الصناعي الذي يوجه «تشات جي بي تي» - في طرح سبل جديدة. وتتمتع هذه النماذج بالقدرة على تمثيل المعنى الدلالي للكلمات بالأرقام، الأمر الذي يسمح للعلماء بالنظر في أي من أنماط النشاط العصبي تتوافق مع سلاسل كلمات تحمل معنى معيناً، بدلاً من محاولة قراءة النشاط كلمة بكلمة.
وجاءت عملية التعلم مكثفة؛ إذ طُلب من ثلاثة متطوعين الاستلقاء داخل جهاز ماسح ضوئي لمدة 16 ساعة لكل منهم، والاستماع إلى مدونات صوتية. وجرى تدريب وحدة فك الترميز على مطابقة نشاط الدماغ للمعنى باستخدام نموذج لغة كبير أطلق عليه «جي بي تي - 1»، الذي يعتبر سلف «تشات جي بي تي».